Los agujeros negros no emiten luz propia, pero las estrellas que orbitan a su alrededor y la materia que devoran nos dan pistas sobre cómo son estos gigantes del universo. Sobre Sagitario A*, el agujero negro que habita en el centro de nuestra galaxia, hemos aprendido mucho estudiando las órbitas de estrellas que se mueven a su alrededor. Esas estrellas describen órbitas muy peculiares alrededor de… nada, nada que podamos ver o emita luz u otras radiaciones observables. Pero esas órbitas solo se pueden explicar si aceptamos que en esa región existe un objeto invisible, muy compacto y con una masa comparable a la de cuatro millones de soles.

Hoy la colaboración del Telescopio del Horizonte de Sucesos (EHT) nos muestra las primeras imágenes de la región en la que se concentran esos 4 millones de masas solares. Como ya sucedió con su anterior anuncio en abril de 2019, donde presentaron las primeras imágenes del agujero negro supermasivo de la galaxia M87, lo que nos muestran ahora también es compatible con lo que la teoría de Einstein nos dice sobre cómo deberían ser los agujeros negros. Alrededor de una mancha oscura, de la que no sale luz, observamos un disco luminoso de materia a altísima energía. Se trata de un disco de acreción, algo así como los anillos de Saturno pero compuestos de materia nuclear a altísima temperatura que se ha ido acumulando alrededor del objeto central (agujero negro) y que espera a ser devorada en algún momento. Es gracias a esta materia incandescente, que se mueve a altísimas velocidades atraída por el objeto central, que podemos observar la región oscura central que corresponde al agujero negro.

Si de los anillos de Saturno solo podemos ver la parte que hay entre el planeta y nosotros, porque la otra parte queda oculta detrás del planeta, en el caso de Sagitario A* la intensa gravedad consigue curvar los rayos de luz (y las ondas de radio y los rayos X) de tal manera que todo el disco de acreción es visible, tanto su parte más próxima a nosotros como la que queda detrás, como la parte de arriba y también la de abajo. La imagen resultante muestra efectos ópticos y deformaciones que son compatibles con lo que cabría esperar de la intensa gravedad generada por un objeto de 4 millones de masas solares. La luz se puede curvar por la gravedad y las imágenes muestran esa curvatura en su máximo esplendor. 

Observar por primera vez la imagen de las masas incandescentes que orbitan en las regiones más próximas al agujero negro de nuestra propia galaxia, la Vía Láctea, es un lujo que la historia nos ha reservado. Este es un gran ejemplo de los logros que la humanidad puede alcanzar trabajando juntos en paz y armonía. Es necesario utilizar con gran ingenio un conjunto de ocho antenas aisladas distribuidas por el planeta para combinar sus señales y producir el equivalente a lo que observaría una antena del tamaño del planeta Tierra. Una vez logrado ese hito histórico hay que ser aún más audaz, cuidadoso y paciente para acumular suficientes datos y así poder reconstruir la imagen que hemos podido contemplar hoy.

Más allá de su calidad artística, pues a todos nos emociona observar un plasma incandescente que será devorado por un agujero negro supermasivo, esas imágenes contienen información valiosísima de carácter científico que nos ayudarán a entender mejor las propiedades de la materia en condiciones extremas de presión y temperatura. También podremos poner a prueba nuestras teorías físicas sobre la materia y la gravedad, pues una cosa es que lo que vemos se parezca a lo que esperamos y otra es que sea exactamente eso. La ciencia de precisión es fundamental para hacer progresar el conocimiento. Tener el valor para arriesgarse a iniciar exploraciones de este calibre está solo al alcance de unos pocos. La colaboración EHT es el resultado de una audaz combinación entre ideas arriesgadas y un trabajo de precisión del máximo nivel, implementado por unas 300 personas trabajando codo a codo, día y noche, durante años.

Las imágenes que nos trae hoy el EHT son sorprendentemente parecidas a la que mostraron en 2019 del agujero negro de la galaxia supermasiva M87. Aunque aquel objeto es unas mil veces mayor que el observado hoy en la Vía Láctea, su parecido con nuestro 'pequeño' agujero negro muestra la universalidad de los principios físicos que describen estos objetos.

Es emocionante, esperaba esto hace tres años. Como siempre, cuando hay un gran descubrimiento hay muchas preguntas que responder. Una cosa que me sorprende es que, según estamos nosotros situados respecto al centro de la galaxia, esperaríamos ver el disco de gas agujero negro perpendicular a nosotros. En cambio lo vemos un poco inclinado, y habrá que explicar el por qué de esa inclinación. 

Otra cosa que esperaba, y no lo  hemos visto, es una película con las miles de millones de imágenes capturadas a medida que las estrellas giran, en minutos, alrededor del agujero negro. Los investigadores han escogido un conjunto de imágenes, las más nítidas, pero en realidad se han obtenido muchísimas.

Queda por entender si el agujero negro está rotando, y la orientación de ese eje de rotación.

Cuando presentaron el resultado del Telescopio del Horizonte de Sucesos (EHT) en M87 me pareció uno de los resultados más impactantes (más que importante) de las últimas décadas de la astrofísica observacional. Porque se trata de una imagen, no de un gráfico u otro tipo de dato complicado, lo cual hace que todo el mundo pueda entender de forma directa (“Porque me has visto, Tomás, creíste…”) y por tanto interiorizar que los agujeros negros existen de verdad y son como predijo Einstein (aunque él mismo era escéptico). Por lo cual, lo primero para mí es el potencial que tienen estas imágenes en la sociedad.

Esta es sin duda una colaboración global, donde participan de forma colaborativa diferentes países y comunidades científicas (y disciplinas diferentes de la física). Donde se han juntado prácticamente todas las instalaciones que pueden aportar algo.

En el Gran Telescopio Canarias no hay implicación inmediata de las nuevas observaciones de Sagitario A*, aunque el centro de nuestra galaxia es una diana obvia para cualquier telescopio, y como siempre la comprensión del fenómeno de los agujeros negros a cualquier escala (estelar, donde el Gran Telescopio Canarias está obteniendo resultados importantes, o galácticos) se basa en muchos estudios de tipo diferente. 

Diría que, en el caso de Sagitario A* la imagen del Telescopio del Horizonte de Sucesos será la guinda sobre una tarta muy grande, gracias a todos los estudios anteriores, entre ellos, naturalmente, el trabajo del nobel Reinhard Genzel con los telescopio del Observatorio Europeo del Sur, que sí me parece uno de los resultados observacionales más importantes de la astrofísica moderna.

Este es un agujero negro cuya existencia se conjeturó hace cincuenta años como una idea casi extravagante. Con el tiempo, la evidencia en favor de esta hipótesis ha crecido hasta convertirse en casi una certeza. El premio Nobel de 2020 (a Genzel y Ghez) se  concedió al descubrimiento y observación de estrellas que orbitan en torno a un centro enormemente masivo y compacto, pero oscuro. Con el Telescopio del Horizonte de Sucesos la observación de este objeto se ha realizado de la manera más directa posible: por su 'sombra' en la materia luminosa que lo rodea. La imagen es muy similar a la anterior, en 2019, del agujero negro M87*.

Para la mayoría estas imágenes pueden parecer poco impresionantes: son borrosas y se parecen poco a las bonitas ilustraciones de agujeros negros que vemos en las revistas de divulgación o en películas. Pero, si reflexionamos un poco, es impresionante que se haya conseguido. ¡Podemos ver los agujeros negros! El impresionante desarrollo técnico y científico necesario, y la capacidad de colaborar internacionalmente de forma coordinada para lograrlo, son de los mejores motivos que tenemos para sentirnos orgullosos de la humanidad, pese a que en tantas otros sentidos seamos tan decepcionantes.

Las imágenes que tenemos ahora tienen demasiado poco detalle como para revelar propiedades específicas de estos agujeros negros, ni para poner a prueba de forma precisa la teoría de Einstein. Pero estas imágenes se deben entender como un comienzo: en el futuro, las imágenes se irán haciendo más concretas (y también más bonitas). La tarea solo ha comenzado.

Por el momento, podemos decir que la semejanza entre la imagen de M87* de 2019 y la actual de SgrA*, a pesar de las enormes diferencias entre sus tamaños (el segundo es 1000 veces más pequeño que el primero), indica que el entorno más próximo al agujero negro es muy similar independientemente del tamaño del agujero negro. Más adelante las observaciones nos dirán mucho más sobre las propiedades de la materia en torno al agujero negro, y seremos capaces de decir si este objeto es realmente lo que la teoría de Einstein predice, o un 'impostor' o 'imitador' más exótico. Porque, hoy en día, los agujeros negros se han convertido en la explicación más sencilla y convencional de los históricos descubrimientos de los últimos años. Los agujeros negros han dejado definitivamente el ámbito de la ciencia ficción más loca para convertirse en los vecinos de la puerta de al lado, a los que vemos y saludamos casi todos los días. La imagen de hoy nos muestra, de hecho, a nuestro vecino más cercano de entre los mayores de estos objetos.

Te has hecho de rogar, pero por fin podemos decir, ¡encantados de conocernos en persona, SgrA*!

La observación es todo un hito. Desde el punto de vista técnico, es la observación de un agujero negro más concluyente jamás realizada y toda una proeza experimental. 

Desde un punto de vista más teórico, esta observación es de gran interés porque los resultados observados siguen estando en concordancia con los resultados predichos por las ecuaciones de Einstein de la Relatividad General, formuladas hace más de 100 años. Esto es muy interesante porque la mayoría de tests de las ecuaciones de Einstein han sido realizados para campos gravitatorios muy débiles. Sin embargo, las observaciones realizadas en este agujero negro, en cuyo centro la gravedad es tan intensa que la luz no llega escapar, siguen estando descritas por la teoría de Einstein, lo que respalda su validez incluso en estos regímenes tan extremos.

Desde un punto de vista más general, la observación es muy interesante porque al fin y al cabo este es precisamente el agujero negro del centro de nuestra galaxia.

De cara al futuro, esta observación abre paso a observar en detalle más agujeros negros y de una manera más sistemática, incluso elaborando películas de su evolución temporal. Esto nos permitirá seguir validando las predicciones de las ecuaciones de Einstein en la frontera de la Física conocida o, quien sabe, incluso observar efectos inexplicables por las leyes de la Física hoy conocidas.